【摘 要】
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三维重建技术在机械、建筑、医学和军事等领域发挥着重要作用,基于工程视图的三维重建技术是计算机图形学和计算机视觉的热门研究课题。本文从自底向上的算法展开研究和分析,对现存算法的优缺点进行归纳,确立了基于体素引导的三维形体识别方法和基于CSG树的组合子体构建方法,设计了基本体素、拉伸体素和旋转体素的识别与重建方法,实现了复杂三维形体的识别与重建。在前人完成对工程视图的几何信息数据的提取基础上,增加基本
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三维重建技术在机械、建筑、医学和军事等领域发挥着重要作用,基于工程视图的三维重建技术是计算机图形学和计算机视觉的热门研究课题。本文从自底向上的算法展开研究和分析,对现存算法的优缺点进行归纳,确立了基于体素引导的三维形体识别方法和基于CSG树的组合子体构建方法,设计了基本体素、拉伸体素和旋转体素的识别与重建方法,实现了复杂三维形体的识别与重建。在前人完成对工程视图的几何信息数据的提取基础上,增加基本体素和扩展体素的识别与复杂三维形体的布尔重建,主要的工作内容为:(1)首先介绍了工程图纸到三维空间坐标的转换矩阵,然后对基本体素的投影视图进行分析,求出各体素对应的存储参数,利用化曲为直的原理对圆形图形进行逼近处理,给出各体素的坐标点计算公式,为体素的边界表示和三维重建时的实体布尔运算奠定基础。(2)研究了基本体素的投影识别过程,提出了针对线段重合和线段缺失问题的线段分解和自动补线处理的预处理方法,制定针对一般图形的封闭环搜索算法,解决了体素投影识别的问题;扩展了拉伸体素和旋转体素,并介绍扩展体素的识别搜索方法和建模过程中所需存储的几何参数,提高了三维重建的几何覆盖面。(3)在完成基本体素和扩展体素识别的基础上,通过体素间的投影视图关系推断出组合子体间的空间位置进而确定组合子体所需的布尔运算类型,介绍了三维实体的布尔运算原理,通过实例说明布尔运算算法的具体步骤,最后给出了CSG树的构建方法并完成混合表示法的CSG树自动构建。本文将VC++6.0作为开发平台,通过C++语言和Open GL函数库对三维实体进行识别和重建工作,本文三维实体的识别与重建算法经过多次测试,通过大量的应用实例验证了三维重建算法的可行性。
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